近日，中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院和国外科研团队合作，利用食蟹猴胚胎体外培养模型揭示了灵长类早期神经胚发育特征。研究团队建立了一个可支持食蟹猴胚胎体外发育至受精后25天的3D长时程培养体系，并基于该体系探究了灵长类胚胎中晚期原肠运动和早期神经发育过程中的核心事件和谱系特征。这一成果5月11日以封面文章在国际学术期刊《细胞》上发表。
出生缺陷的发生与早期胚胎发育异常直接相关。非人灵长类与人类在进化上和发育生物学特征上高度相似，搭建非人灵长类胚胎体外培养体系，可以借此来揭示非人灵长类胚胎发育特征，极大提升我们对包括人类在内的灵长类早期胚胎发育及相关疾病的认识。
2019年，中国科学院动物研究所王红梅研究员团队及国内外同行将食蟹猴胚胎体外培养至胚胎期第20天，探究了灵长类早期原肠运动特征。本次发表的研究再次突破，把食蟹猴胚胎体外培养至胚胎期第25天。研究者首先构建了可延长食蟹猴胚胎体外发育时程的培养体系。在胚胎期第10-12天的培养基中加入基质胶，优化后的体系能支持33.7%（n = 91）的食蟹猴胚胎发育到胚胎期第25天，该体系被命名为3D长时程培养体系。
图1. 能够支持食蟹猴胚胎体外发育至d.p.f. 25的3D长时程培养体系
利用此体系，研究者进一步探究了灵长类早期神经胚发育过程。对神经系统发育关键调控因子进行鉴定结果显示，长时程培养体系胚胎的神经管形态和多种分子表达特征与体内相同发育阶段的胚胎相似。伴随神经外胚层的发育，胚胎的表皮和神经板边缘的发育同步进行。同时，还证实长时程培养体系胚胎可重现神经管沿背腹轴区域化发育的模式。
图 2. 长时程培养体系胚胎神经外胚层和神经嵴的特化
图3. 长时程培养体系胚胎神经管细胞的特化
除外胚层和神经管发育外，研究者还检测了长时程培养体系胚胎中原始生殖细胞和中、内胚层的发育特征。结果提示与相同发育阶段的体内正常胚胎相比，长时程培养体系胚胎的分子表达特征与正常胚胎相似，表明长时程培养体系胚胎可重现原肠运动中晚期阶段中胚层和内胚层的发育。此外，研究者进一步利用单细胞多组学测序技术，对9个长时程培养体系胚胎的单细胞的转录组和DNA甲基化和染色质可及性进行测序和分析。
本研究建立了可支持食蟹猴胚胎体外发育至胚胎期第25天的3D长时程培养体系，基于该体系揭示了灵长类胚胎中晚期原肠运动至早期神经胚发育阶段胚胎的形态、细胞组分、转录组、DNA甲基化和染色质可及性等特征。该研究在已有体内研究的基础上进一步填补了灵长类胚胎中晚期原肠运动至早期器官发育阶段的领域空白，为灵长类胚胎体外培养和基于干细胞构建的“类胚胎”的体外培养提供了参考体系，为深入了解人类早期胚胎发育机制，以及早期胚胎发育异常相关疾病的病理研究提供了技术平台。
记者：帅俊全 任梅梅
来源： 央视新闻客户端